编译原理_复习重难点

第一章

从本质上来说，程序设计语言是按一定规则排列的符号集合，而编译程序就是把这些符号集合变成机器指令的转换器，编译程序又称为编译器。

程序设计语言【高级语言，低级语言（机器语言和汇编语言）】

编译过程：词法分析，语法分析，中间代码生成，优化，目标代码产生。

三元式定义为如下形式：（op, a1, a2)

其中op为操作码或运算符，a1和a2为操作数或运算分量。

编译: 将高级语言程序翻译成另一种语言的等价程序。

解释：翻译一句执行一句，边翻译边执行，直到程序结束。

与编译的区别：不生成等价的目标代码程序。

优点：解释方式便于程序的调试。（编译方式只需翻译一次，且目标程序的执行速度快）

（1）词法分析

主要任务：从左到右扫描源程序，逐一读入构成源程序的字符流，识别出其中的一个个单词，识别出的单词称单词符号，也简称符号。

单词是高级语言程序中有实际意义的最小语法单位。

（2）语法分析

任务“组词成句”，根据单词分析出组成源程序的各类语法单位，

并指出其中的语法错误。

语法单位——由源程序的单词构成（如表达式、语句、……乃至整个程序。）

语法单位的构成规则——语法规则。

一个语言的词法规则和语法规则定义了一个程序的形式结构。

语法单位的表示——语法树

（3）语义分析和中间代码生成

任务：分析出语法单位具体的动作意义，进行初步翻译，生成与源程序等价的中间代码程序。

语义: 定义一个程序所表示的意义,用语义规则描述。

中间代码：指令应结构简单、含义明确，易于实现源程序——中间代码

——目标代码三者之间的转换。

中间代码常用形式：逆波兰式、三元式、四元式等。

四元式：（运算符，对象1，对象2，结果）

例：z=x+a%3*y

(1)（% a 3 t1 ）（2）（* t1 y t2 ）

(3) （3）（+ x t2 t3 ）（4）（= t3 _ z ）（4）代码优化

任务：对中间代码进行等价的加工变换，以便生成更有效更节省时间和空间的目标代码。

例：z=x+a%3*y 的四元式序列：

(1)% a 3 t1 ）（2）（* t1 y t2 ）

(3)（+ x t2 z ）

（5）目标代码生成任务：将中间代码程序变换成目标代码程序。

2．按“遍”组合方式

“遍”：对源程序或等价的中间语言程序从头到尾扫描，完成规定的

任务，并生成新的中间结果或目标程序，称一“遍”。

编译程序的构造与三个方面有关:源语言，目标语言，编译方法。

第二章形式语言与自动机理论基础

主要内容：语言和文法、有限自动机、正则表达式。

语言：符号串的集合。

元素——符号串——该语言的一个句子。

字母表——符号串中符号的来源。

【例2-1】Σ={a，b，c，……，z}，x =“laugh”，则|x|=5

Σ={I，you，he，am，is，are，a，student}，

y=“I am a student”，空格不计算长度，则|y|=4。

空符号串：无任何符号的串，简称空串，用ε表示，|ε|=0

【例2-4】若U = { a，b }，V = { c，d }

则UV = { ac，ad，bc，bd }

闭包：若指定字母表Σ，则Σ*表示Σ上的所有有穷长的串的集合。

Σ* =Σ0∪Σ1∪Σ2∪……∪Σn∪……

Σ* 称为集合Σ的闭包。

Σ+ =Σ1∪Σ2∪……∪Σn∪……

Σ+ 称为集合Σ的正闭包。

成立的等式：Σ* =Σ0∪Σ+ ，Σ+ =ΣΣ* =Σ*Σ

若符号串x 是Σ*的元素,则表示为x∈Σ* ,否则x Σ* 。

【例2-5】Σ={0,1} Σ*={ε,0,1,00,10,11,000,001,100,………}

文法的形式定义：

1：终结符用VT 表示、2：非终结符用VN 表示、3：规则α→β、

4：文法定义：一个文法是一个四元组G（VN ，VT ，S ，P）

VN ：非终结符集（非空）；VT ：终结符集（非VN∩VT＝Ø ；

S ：识别符号或开始符号，S ∈VN ，且至少在一条规则中作为左部出现； P ： 规则（产生式）的集合。用V 表示 VN ∪VT ，称G 的字母表或词汇表。

【例2-7】 有一文法G （VN ，VT ，S ， P ）

其中: VN = { S } VT = { 0，1 } 开始符号是 S P = { S →0S1， S →01 }

2. 扩展的BNF 表示法

（1）“{ }” 表示符号串t 的多次重复，n 为重复的最小次数，m 为重复的

最大次数，省略n 、m 表示t 可以重复0到任意多次。

【例2-9】文法规则 S →0S1|01

简化为 S →0(S1|1) 或 S →(0S|0)1 或 S →0(S| ε)1

（3）“[ ]”：[t]表示符号串t 可选（即可有可无）。

【例2-11】C 语言条件语句的语法图：

文法相关概念：

定义1：如α→β是文法G （VN ，VT ，S ， P ）的一条规则， γ、δ∈V * ，

若有符号串 v 、w 满足 v =γαδ， w =γβδ 则称v （应用规则α→β）直接产生w ，或称 w 是 v 的直接推导，反过来称 w 直接归约 到 v ，记作 v ⇒ w 。

【例2-13】 对文法G ： S →0S1 S →01 有直接推导序列： S ⇒ 0S1⇒ 00S11⇒000111

定义2：如果存在直接推导序列：v = w0 ⇒ w1⇒ w2 ⇒……⇒ wn = w 则称v 推

导（产生）出w ，推导长度为n ，反过来称w 归约到v ，记作 v ⇒ w 。

如果有 v ⇒ w ，或 v = w ，则记作 v ⇒ w 。

【例2-14】 S ⇒ 0S1 ⇒ 00S11 ⇒ 000111 S 推导出 “ 000111” ， 推导长度3 “ 000111” 归约到 S ， 表示成 S ⇒ 000111

2．句型和句子

定义： 文法G （VN ，VT ，S ，P ），若符号串x 可由开始符号S 推导出（S ⇒ x ），

则称 x 是 G 的一个句型，若x 仅由终结符组成，则称 x 为G 的一个句子。

3．形式语言

定义：文法描述的语言是该文法的所有句子的集合，记作 L(G)。集合形式表示：

L(G) = { α | S ⇒α ∧ α∈VT* }

【例2-16】文法G ： S →0S1 S →01 描述的语言：L(G)= { 0n 1n | n ≥1 }

4．文法的等价性 定义：若有文法G1、G2，它们描述的语言相同，即 L( G1 ) = L( G2 ) 则称两文法 G1 和 G2 等价。

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